光盘以及用于制造其母盘的设备 发明背景1.发明领域
本发明涉及一种采用电子束照射基片的用于制造母盘(master-disc)的设备，并且进一步涉及一种由该母盘复制的光盘。2.相关技术说明
近年来，正在研制各种具有大容量的光盘，例如DVD(DigitalVersatile Disc，数字多用盘)，能够在其上记录图象/声音数据和数字数据。在将记录容量提高至例如对于一张直径12cm的光盘有30GB方面，目前的研发工作正在取得进展。
在制作母盘上，有一个传统的采用可见光或紫外光波长范围的母盘制作或刻录工艺。然而，这种传统方法由于照射在基片上的激光束斑的直径(约0.2μm)而在凹坑的记录分辨率上存在限制，换句话说，激光刻录机中所用的激光束波长和所用物镜的数值孔径NA限制了分辨率。
因而，已有研究电子束刻录(电子束曝光)用于母盘制作设备中，采用电子束制作其上记录数据密度提高的高密度母盘，因为聚焦在基片上的电子束直径可以小于可见光或紫外光激光束的直径。
这种高密度母盘可以具有1μm以下的极细信迹间距。为了刻录用于ROM型光盘的母盘，所用电子束的束斑尺寸根据所需预坑(prepit)的尺寸确定。
在采用电子束地母盘制作设备中，只可以采用一束电子束。因此，存在如下缺陷，即细小预坑的刻录与宽导引槽的刻录在同一设备中彼此不相容。发明目的和概述
本发明是考虑到上述问题而作出的，目的在于提供一种高密度光盘和一种能够制作其高密度母盘的母盘制作设备。
为实现此目的，根据本发明的一个方面，提供了一种设备，用于通过将电子束照射在一个置于真空室中转台上的盘基片上来制作母盘，包括：
一电子束源，用于发射电子束；
一会聚装置，用于将电子束会聚在盘基片上；和
一整形孔径板，设置在所述会聚装置中，具有一个用于对电子束的横向截面进行整形的开口，其中所述开口具有一个沿所述盘基片径向延伸的第一内径，和一个比所述第一内径小的沿所述盘基片切向延伸的第二内径。
根据本发明一个方面的母盘制作设备，所述开口的第一内径在x＜y≤3x的范围内，其中x表示所述第二内径，y表示所述第一内径。
根据本发明，还提供了一种光盘，包括：盘基片；螺旋地或同心地形成在该盘基片上的脊和槽，其中所述槽具有沿所述盘基片径向延伸的线宽；和预坑，形成在所述脊和槽上，其中各预坑具有沿所述盘基片切向延伸的内径，其特征在于，所述预坑的内径短于所述槽的线宽。
根据本发明一个方面的光盘，所述槽的线宽在v＜h≤3v的范围内，其中h表示所述线宽，v表示所述预坑的内径。
根据本发明另一个方面的光盘，所述预坑的内径在100nm至300nm的范围内。附图的简要说明
图1为表示采用电子束的本发明母盘制作设备中整形孔径板的平面图；
图2A和2B为平面图，分别表示电子束照射在本发明光盘的盘基片上的电子束分布；
图3为方框图，表示本发明采用电子束的母盘制作设备的结构；
图4为电流-时间的曲线图，用于说明整形孔径板的开口直径与电子束直径之间的关系；以及
图5表示本发明的槽/脊型光盘的局部剖视透视图。实施例的详细说明
下面参照附图详细说明本发明的实施例。
由于电子束具有在大气压下大幅度衰减的特性，所以电子束用在真空空间中。因此，将电子枪以及用于保持盘基片于其上以刻录母盘的转台等设置在一个真空室中。
为了制作母盘，例如采用一个硅(Si)片作为基片。在硅基片的主表面上涂覆以电子束抗蚀层。在母盘制作设备中将涂覆有电子束抗蚀层的基片加以旋转，并且用经过信息数据信号调制的电子束进行照射，以便螺旋地或同心地形成微细凹/凸图纹例如坑和槽的潜像。
该母盘制作设备，后面将有详细说明，包括一个用于发射电子束的电子束源；和一个用于将电子束以电子束柱形式会聚在盘基片上的会聚装置。该会聚装置包括一个整形孔径板，用于局部限制由电子束源发出的电子束。该整形孔径板为穿孔金属板，具有一个开口或通孔，用于对通过其中的电子束的横向截面进行整形。如图1所示，整形孔径板1的开口具有第一和第二内径，分别沿盘基片的径向和切向进行度量，特征在于其第二内径x短于整形孔径板开口的第一内径y。
在该刻录装置即母盘制作设备中，整形孔径板1的开口应当根据预坑的所需尺寸进行设计，使得照射在基片上的电子束在基片的切向上具有最佳直径。也就是说，沿基片切向测量的预坑直径(以下简称为“预坑尺寸”)限定了孔径板开口的第二内径x，沿基片径向测量的槽宽(以下简称为“线宽”) 限定了孔径板开口的第一内径y。以此方式，通过采用具有如图1所示椭圆形或卵形或者具有第二内径x和长于x的第一内径y之孔径比的圆角矩形的整形孔径板1，只用一束电子束进行高密度盘基片的母盘制作。
具有整形孔径板1的母盘制作设备能够刻录具有图2A和2B所示预坑和凹槽结构的光盘的基片，其中预坑尺寸在100nm至300nm的范围内，线宽在100nm至900nm的范围内。这样，通过采用该预坑尺寸和线宽的值，将整形孔径板的孔径比确定在满足下述方程的范围内，第二内径x∶第一内径y＝1∶1至1∶3。换句话说，开口的第一内径优选在x＜y≤3x的范围内，其中x表示所述第二内径，y表示所述第一内径。
通过改变整形孔径板的孔径比，可以将激光束分布即电子束在盘基片上照射的束斑改变成例如在孔径比为1∶3时如图2A中所示，在孔径比为1∶1时如图2B中所示。
在电子束曝光结束之后，将盘基片从母盘制作设备中移开，然后对盘基片进行显影，使得在其抗蚀膜上形成微细凹/凸图纹。用导电金属膜涂覆基片的图纹化抗蚀膜，并使其经过电镀步骤，在该步骤中金属基片生长于所述金属膜上。此后，将所生长的金属基片从基片的图纹化抗蚀膜上除去。从而，制成所述母盘作为压模。
采用该母盘，通过塑料注模工艺批量生产出光盘。
如图5所示，制成的光盘具有螺旋地或同心地形成在金属基片上的脊和槽，其中槽具有所述线宽；以及形成在所述脊和槽上的预坑，其中各预坑具有沿基片切向延伸的内径，特征在于该预坑的内径短于所述槽的线宽。
在该光盘中，槽的线宽在v＜h≤3v的范围内，其中h表示所述线宽，v表示所述预坑的内径。光盘上预坑的内径在100nm至300nm的范围内。
图3为方框图，表示根据本发明一个实施例的采用电子束的母盘制作设备10的一例结构。
如图3所示，母盘制作设备10包括一个具有驱动单元用以驱动置入其中基片的真空室11，和安装在真空室11中的电子束柱40。
用于光盘母盘的基片15保持在转台16上。转台16由一个空气主轴电机17围绕基片主表面的垂直轴旋转，其中的空气主轴电机17为旋转装置，用于旋转基片15。空气主轴电机17装在馈送载物台(以下简称为“载物台”)18上。载物台18与馈送电机19耦合，其中馈送电机19为用于平移运动的驱动装置，使其可以在平行于基片15主表面的平面上沿既定方向平移空气主轴电机17和转台16。真空室11设有激光发射器20a和激光接收器20c，带有转台16的载物台18设有反射器20b，用于将从发射器发出的激光束反射至接收器，这些部件属于一个激光测距系统。
转台16设有一个静电夹持机构，用于支承基片15的圆周部分。
真空室11还设有一个光源22、一个光电探测器23和一个用于探测基片15主表面的高度水平的水平探测器24。光电探测器23含有例如位置传感器、CCD(电荷耦合器件)等，用于接收从光源22发出并由基片15的表面反射的光束，然后向水平探测器24提供一个光接收信号。水平探测器24根据该光接收信号探测基片15主表面的水平。
真空室11通过一个振动隔离器(未画出)例如空气阻尼器加以安装，以抑制外部振动的传递。另外，真空室11连接至真空泵28，真空泵28用于对真空室11抽真空，使得真空室设置在既定气压的真空中。
还设有一个驱动控制器30用于控制空气主轴电机17和馈送电机19。驱动控制器30工作在控制母盘制作设备10的主控制器(CPU)的控制下。
用于发射电子束的电子束柱40包括电子枪41、会聚透镜42、屏蔽电极43、孔径板44、电子束偏转电极45、聚焦调整透镜46和物镜47，以上述顺序设置在电子束柱40中。电子束柱40在其前导端设有电子束发射端口49，朝向真空室11中的空间。电子束柱40固定在真空室11的顶表面上。另外，电子束发射端口49形成为与转台16上基片15的主表面附近位置相对。
电子枪41发射电子束，由一个从电子枪电源51施加有高压的阴极(未画出)加速至例如数十KeV。会聚透镜42将发射电子束加以会聚并将会聚的电子束导引至孔径板44上。屏蔽驱动单元54根据来自记录控制器52的信号工作以控制屏蔽电极43，屏蔽电极43用于在开操作与关操作之间控制电子束。具体地说，屏蔽驱动单元54将电压施加通过屏蔽电极43以大幅度偏转通过其中的电子束。以此方式，使电子束不会聚在孔径板44的光阑孔上，也即阻止其通过孔径板44，使得电子束被控制成关闭状态。
电子束偏转驱动单元55通过响应于来自CPU 25的控制信号将电压施加通过电极45，使电子束偏转通过电子束偏转电极45。以此方式，将电子束斑的位置相对于基片15进行控制。
在电子束偏转电极45的紧下方，设置有图1所示的整形孔径板1作为垂直于光轴的光阑。整形孔径板1可以用另一个替代。在孔径板的另一结构中，整形孔径板1的开口可以从圆形机械变换成椭圆形或卵形。
在整形孔径板1的紧下方，设置有聚焦调整透镜46。聚焦调整透镜46由聚焦透镜驱动单元56加以控制，用以根据来自水平探测器24的探测信号调整照射在基片15主表面上的电子束斑的焦点。另外，驱动控制器30、电子枪电源51、记录控制器52、电子束偏转驱动单元55和聚焦透镜驱动单元56分别根据来自CPU 25的信号而工作。
已经研究了母盘制作设备中整形孔径板的开口尺寸与基片的束斑直径之间的关系。采用刀锋判别法(knife-edge determination)作为测量方法。该方法操作如下：将法拉第杯(电流计)设置在刀锋元件的下方使得该元件的刀锋跨过法拉第杯。在电子束束斑孔径由整形孔径板进行整形的条件下，电子束沿着垂直于刀锋元件刀锋部分的方向从刀锋元件向法拉第杯进行扫描。测量从法拉第杯输出电流的变化，从而确定电流值的上升时间对应于扫描电子束斑的直径。在母盘制作设备中响应于预坑的尺寸将开口的直径尺寸从60nm变化至120nm，以此方式执行刀锋判别法。
作为其结果，图4中画出了电流时间的关系，其中电流的上升时间对应于法拉第杯上扫描电子束斑的直径。从图4中可以看出，当具有60nm直径开口的整形孔径板用具有120nm直径开口的整形孔径板代替时，电流的上升时间(表示束斑直径)从280μs(饱和电流40nA)变为560μs(饱和电流120nA)。因此，基片上电子束斑的直径与所述尺寸即整形孔径板的开口直径相关。这验证了束斑直径即照射在基片上的潜像依赖于整形孔径板开口的衰减。另外，整形孔径板的开口形状不限于椭圆形或卵形，整形孔径板的开口也可以采用多边形例如矩形等。
如上所述，根据本发明，由于整形孔径板的开口是可变的，所以在母盘制作工艺中只采用一束电子束来同时形成凹槽和预坑。
虽然用于光盘的母盘制作设备作为一个例子描述了前述实施例，但是本发明并不限于该设备，而是可以应用于制作磁盘或硬盘驱动器母板的设备。而且，本发明也可以应用于通过电子束直接刻录而不用抗蚀膜来制作微细形状的盘制作设备。
已经参照其优选实施例说明了本发明。本领域技术人员应当理解，可以从上述实施例作出多种变换和改型。因此所附权利要求意在包含所有这些变换和改型。